27/03/2025
Water Parameter များအကြောင်းတစေ့တစောင်း (Science behind pH)
(စာနည်းနည်းရှည်ပါတယ်နော် Environmental field နဲ့ Water/wastwater quality analysis နဲ့ ပတ်သတ်ပြီး စိတ်၀◌င်စားသူများအတွက်ဖြစ်ပါတယ်)
✔ What is pH and how does a pH meter work?
pH လို့ပြောလိုက်တာနဲ့ ကျွန်မတို့အားလုံး သိပြီးသား parameter တခုဖြစ်ပါတယ်။ ကျွန်မဆို pH 7 ဆိုတာနဲ့ ငယ်ငယ်က ရေသန့်ကြော်ငြာသီချင်းကြားေယာင်ပြီး Alpine သောက်ရေသန့်ဘူးကို ချက်ချင်း ပြေးမြင်မိပါတယ်။ 😁
ကျွန်မအရင်ရက်က Alkalinity နဲ့ Turbidity အကြောင်းရေခဲ့စဉ်က ရေအရောင်မသန့်ရင်တောင် natural water body တွေရဲ့ pH ဟာ Neutral အနားမှာရှိတတ်ကြောင်း ပြောပြခဲ့ပါတယ်။ pH 7 ရှိလည်း သောက်သုံးရန်မသင့်ကြောင်း pH တခုတည်းနဲ့တင် သောက်သုံးရေအဖြစ် မဆုံးဖြတ်သင့်ကြောင်း ပြောပြချင်ပါတယ်။
ဒါကြောင့် ဒီနေ့မှာတော့ pH ရဲ့နောက်ကွယ်က principle လေးအကြောင်း ဝေမျှရင်း pH ဟာဘာကြောင့် အရေးပါတဲ့ water parameter တခုဖြစ်နေရတဲ့အကြောင်းလေးလည်း မိမိသိသလောက် ဝေမျှပေးချင်ပါတယ်။
pH ဆိုတာ.......
pH ဆိုတာ potential of hydrogen or power of hydrogen ရဲ့အတိုကောက်ဖြစ်ပြီး ရေထဲက hydrogen ions တွေ ရဲ့ concentration ကိုတိုင်းတာတဲ့ parameter ဖြစ်ပါတယ်။
pH = - log [H+] ဆိုတဲ့ equation လေးကိုလည်း အမှတ်ရကြမှာပါနော်။
ဘာကြောင့် H+ ions ကိုပဲ အခြေခံရလဲဆိုရင် acid - base primary theories တွေကြောင့်ဖြစ်ပါတယ်။ ဒီ Theory တွေကို တော်တော်များများသိပြီးသားဖြစ်မှာပါ။ သူတို့တွေကတော့
* Arrhenius Theory
* Bronsted Lowry Theory
* Lewis Acid Base Theory တို့ပဲဖြစ်ပါတယ်။
တခုနဲ့တခု concept က နည်းနည်းစီကွာခြားပေမယ့် Arrhenius နဲ့ Bronsted အရ Hydrogen ions ကတော့ သေချာပေါက် acidity ရဲ့ လက္ခဏ္ဏာဖြစ်ပါတယ်။ Lewis မှာတော့ electron pair အပေါ်မူတည်ပြီး acid base ဆုံးဖြတ်တာမို့ hydrogen ion ကိုထည့်သွင်းမစဉ်းစားပါဘူး။ဆိုတော့ pH က acidity ကိုအခြေခံတိုင်းတဲ့ စနစ်ဖြစ်ပါတယ်။
ဒါဆို ကျွန်မတို့ onsite တွေမှာသုံးတဲ့ pH meter တွေကရော။ ဘယ်လိုမျိုး concept ကိုအခြေခံလဲဆိုရင် သူလည်း Hydrongen ions ကိုပဲအခြေခံတာပါ။ ဒါကြောင့် ယေဘုယျအားဖြင့်ဆို သူက Arrhenius နဲ့ Bronsted အပေါ်မူတည်တယ်ပဲ ပြောရပါမယ်။
ကျွန်မတို့ water sample ကို တိုင်းမယ်ဆိုရင် pH meter ရဲ့ probe လေးကိုရေထဲနှစ်ပြီး တိုင်းကြပါတယ်နော်။ တကယ်တမ်း pH meter မှာ electrode နှစ်ခုပါပါတယ်။ reference electrode နဲ့ pH ကို sensitive ဖြစ်တဲ့ pH glass electrode တို့ဖြစ်ကြပါတယ်။ အကြမ်းဖျင်းအားဖြင့်ဆိုရင် electrode နှစ်ခု၊ electrolyte solution သုံးပြီး circuit တခုဖြစ်စေပြီး electrode တခုနဲ့တခုအကြားက electric potential ခြားနားချက်အပေါ်မူတည်ပြီးတွက်ချက်တာပါ။
Reference electrode ကတော့ water sample ရဲ့ pH ကို sensitive မဖြစ်ပါဘူး။ သူ့မှာ metallic conductor ပါပြီး electrolyte solution ဖြစ်တဲ့ KCl buffer solution ထဲမှာ နှစ်ထားတာပါ။ များသောအားဖြင့် silver chloride electrode ကို reference electrode အဖြင့်သုံးကြပါတယ်။ reference ဆိုတဲ့အတိုင်း သူ့ကို reference point အနေနဲ့ သုံးဖို့ထားတာပါ။ hydrogen ions အပေါ် sensitive မရှိပါဘူး။
တကယ်တမ်း water sample ထဲက Hydrogen ions ကို sensitive ဖြစ်တာကတော့ pH electrode ပါ။ pH electrode တော်တော်များများ glass နဲ့ ပြုလုပ်ကြပါတယ်။ သူလည်း internal solution အနေနဲ့ KCl buffer solution ပဲပါတာပါ။ သို့သော် pH electrode ကတော့ water sample ထဲနှစ်လိုက်တာနဲ့ sample solution ထဲက hydrogen ions တွေကို sensitive ဖြစ်ပါတယ်။ H+ ions တွေကို glass bulb ကနေမှတဆင့်သူ့ အထဲကို ဖြတ်သန်းစေပါတယ်။ ထိုအခါမှာ အထဲက internal solution မှာရှိနေတဲ့ H+ ions တွေရယ် အပြင်ကလာတဲ့ H+ ions တွေ interact ဖြစ်ကြပြီး electrochemical potential ရရှိလာပါတယ်။
ဒီနေရာမှာ ဖြည့်စွက်ပြောချင်တာကတော့ pH meter ထဲမှာ high-impedance amplifier တခုပါဝင်ပြီး electrode နှစ်ခုအကြားက ဗို့အားကွာခြားမှုကို တိကျစွာတိုင်းတာနိုင်ရန် အသုံးပြုထားပါတယ်။ pH electrode ကနေထွက်လာတဲ့ signal ဟာ current နည်းတဲ့ weak signal ဖြစ်တဲ့အတွက် amplifier ကနေမှ signal ကို ပြောင်းလဲပြီး တိုးမြှင့်ပေးပြီးမှ pH meter မှာ တိုင်းတာနိုင်တဲ့ အနေအထားအဖြင့် ပြောင်းလဲပေးတာဖြစ်ပါတယ်။
ဒီလိုနဲ့ pH electrode ဘက်က ရလာတဲ့ electric potential ကို reference ဘက်က constant reference electric potential နဲ့ ခြားနားပြီးထွက်လာတဲ့ result ကို pH scale အဖြစ်ပြောင်းလဲပြီးမှ ကျွန်မတို့ pH meter တွေမှာ pH value အဖြစ်ဖော်ပြတာပါ။ ဒီလိုပြောင်းလဲရာမှာ Nernst Equation ကိုအသုံးပြုပါတယ်။
ဒီ Nernst equation အရ, electrode potential က hydrogen ion activity အပေါ်မူတည်ပြီး pH ကိုသတ်မှတ်ပေးတာဖြစ်ပါတယ်။
သို့သော် လက်တွေ့အသုံးပြုတဲ့ pH meter တွေအတွက် electrode aging, temperature variation, နှင့် ionic strength စတဲ့ factors တွေကြောင့် calibration လုပ်ပေးဖို့လိုအပ်ပါတယ်။
Calibration မလုပ်ထားဘူးဆိုရင် pH meter မှာ error ဖြစ်နိုင်ပြီး တိုင်းတာရလဒ်မှာမှန်ကန်မှုနည်းနိုင်ပါတယ်။
😊😊 ဒီလောက်ဆိုရင် ကျွန်မတို့ pH နောက်ကွယ်က principle လည်း အတော်သိပြီမို့ နောက်တခေါက်တွေကျရင် pH နဲ့ Temperature ဆက်စပ်နေပုံ pH နဲ့ ရေထဲက အန္တာရာယ်ရှိတဲ့ toix elements တွေနဲ့ဆက်နွယ်နေပုံတွေကို ဝေမျှပေးသွားပါဦးမယ်ရှင့်။
References: https://lnkd.in/geUvdiwJ.
https://lnkd.in/g3eEZDE2
https://lnkd.in/g4QmHQ85
Photo credits to Google